Leybold versnelt recycling van lithium-ionbatterijen
Vacuümtechnologie haalt tot 95% van kritieke grondstoffen terug
Bij het herwinnen van lithium‑ionbatterijen wordt eerst een voorbewerkingsstap uitgevoerd waarin cellen tot verwerkbare fracties worden omgezet. Vervolgens zijn er drie routes. Bij pyrometallurgie gaan de cellen in een oven en ontstaat een legering van onder meer kobalt, nikkel, koper en eventueel ijzer, terwijl aluminium en lithium in de slak achterblijven. Zo kan tot ongeveer 50% van de massa worden teruggewonnen. Een alternatieve thermische route is pyrolyse, bij lagere temperaturen en zonder lucht; die vereist rookgasbehandeling maar maakt ook aluminiumrecuperatie mogelijk en tilt het rendement tot circa 60%.
Veilig drogen met vacuüm
De hoogste opbrengsten worden gehaald met mechanische recycling. Grote batterijen worden eerst ontladen en gedemonteerd; kleinere packs worden rechtstreeks verwerkt. Het verkleinen gebeurt in een stikstofatmosfeer of onder vacuüm om ontbranding van vluchtige elektrolytoplosmiddelen te vermijden. Vacuümdrogen verlaagt de kooktemperatuur, versnelt het proces en houdt de installatie gesloten en veilig. De dampen condenseren voor of na de pompen en kunnen opnieuw worden benut. “Hermetisch afgesloten pomphuizen voorkomen zowel emissies als het binnendringen van lucht, en vermijden zo brandbare mengsels,” aldus Sebastian Rosensträter, applicatiemanager bij Leybold.
Terugwinning van black mass
Na het drogen wordt de fijne “black mass” – een mengsel rijk aan nikkel, kobalt, koper, lithium en grafiet – mechanisch gescheiden van folies en kunststoffen. De metalen en het elektrolyt gaan vervolgens naar hydrometallurgische stappen. Met deze route zijn totale recyclinggraden tot 95% haalbaar.
Oplossingen van Leybold
Voor batterijrecycling levert Leybold vooral droge schroefpompen uit de DRYVAC‑reeks: hermetisch, bestand tegen condenseerbare en agressieve dampen, en met een barstgas‑beschermde asafdichting. Voor installaties met sterk wisselende input biedt de SCREWLINE‑serie voordeel: intern gekoelde rotoren beperken afzettingen en het pomphuis kan door de gebruiker worden geopend en gereinigd. Om de aanzuigcapaciteit bij lage drukken te maximaliseren, zijn RUVAC WH‑Rootsblowers beschikbaar. Compleet uitgevoerde systemen combineren pompen met condensors en besturing om oplosmiddelen gecontroleerd te recupereren.
Slim dimensioneren
De vacuüminstallatie wordt afgestemd op de droogcondities: doel is de druk onder de verzadigingsdampdruk van het oplosmiddelenmengsel te houden. “Meer is niet altijd beter,” benadrukt Rosensträter. Overdimensioneren verlaagt de druk wel, maar versnelt het drogen niet significant; de snelheid wordt vooral bepaald door de warmtetoevoer in de droger. Betrouwbaarheid en onderhoudsarm ontwerp zijn cruciaal om stilstand van de volledige procesketen te vermijden.
Economische en ecologische winst
Door de groei van e‑mobiliteit en consumentenelektronica neemt de beschikbaarheid van afgedankte cellen snel toe. Recycling wordt daarmee rendabel en vermindert de druk op mijnbouw van schaarse grondstoffen zoals lithium, nikkel en kobalt. Volgens Rosensträter is recycling de meest efficiënte manier om deze materialen veilig te stellen, met een lagere ecologische impact dan primaire winning.
ATEX: speciale aandachtspunten
In potentieel explosieve omgevingen geldt de ATEX‑regelgeving. Bij batterijrecycling worden brandbare oplosmiddeldampen verpompt, maar door inertisering met stikstof en een lekdicht ontwerp is vaak geen complexe ATEX‑uitvoering nodig. Bovendien wordt het proces zo droog mogelijk gehouden om de vorming van corrosief waterstoffluoride bij contact met vocht te minimaliseren.